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【你问我答】石墨烯大讲堂(12)
“无论是在私人的朋友圈,还是材料类公众号平台,关于石墨烯的文章无处不在,还大有刷屏之势。不管是技术小白还是研发大咖,要是不知道石墨烯,是不是都不好意思和朋友、同事聊天呢!

什么,你还不知道石墨烯到底是啥??!!没关系,赶紧关注环球新碳,这里开设了石墨烯大讲堂,为大家从零开始讲述生而不凡的新材料之王----石墨烯。

Duang, Duang, Duang!!! 环球新碳石墨烯大讲堂第12期闪亮登台开讲啦!这期的大讲堂主要和小伙伴们分享“石墨烯的衍生物----氧化石墨烯”。”

石墨烯大讲堂第1期和第2期向大家分享了石墨烯的基本概念和优异的性质,第3期介绍了石墨烯的各种制备方法。不难看出,石墨烯通常比较贵,且比较难以制备。因此,大家也在大力寻找有效且不贵的方式,来制造、使用石墨烯的衍生物或相关产品。

1 石墨烯的主要衍生物
目前,石墨烯衍生物主要有三大类:氧化石墨烯(GO)、氢化石墨烯以及氟化石墨烯(FG)。氧化石墨烯是石墨烯的一种氧化形式,含有含氧基团。

2 氧化石墨烯的概念
氧化石墨烯是石墨烯的氧化物,具有单一的原子层,可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因经氧化后其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼,可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。


3 氧化石墨烯的颜色和形态
氧化石墨烯的颜色为棕黄色,市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。


4 氧化石墨烯的制备
氧化石墨烯是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物,氧化过程的有效性通常通过氧化石墨烯中的碳氧比来评估。其可由四种基本方法合成得到:Staudenmaier法,Hofmann法,Brodie法和Hummers法。这四种方法各有优缺点,其中Hummers法的制备过程的时效性相对较好而且制备过程中也比较安全,是目前最常用的一种。


5 Hummers法的具体制备过程
Hummers法采用浓硫酸中的高锰酸钾与石墨粉末经氧化反应之后,得到棕色的在边缘有衍生羧酸基及在平面上主要为酚羟基和环氧基团的石墨薄片,此石墨薄片层可以经超声或高剪切剧烈搅拌剥离为氧化石墨烯,并在水中形成稳定、浅棕黄色的单层氧化石墨烯悬浮液。

6 氧化石墨烯的性质
氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料,具有聚合物、胶体、薄膜,以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质,因为其在水中具有优越的分散性,但是,相关实验结果显示,氧化石墨烯实际上具有两亲性,从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此,氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面,并降低界面间的能量。

7 氧化石墨烯的应用
氧化石墨烯几乎可被置于任何基底上,然后转化为导体,因此,氧化石墨烯非常适用于透明导电薄膜的制备,如柔性电子器件、太阳能电池和化学传感器等。
氧化石墨烯易于和不同的聚合物或其它材料混合,并且增强复合材料的性能,如抗拉强度、弹性和导电性等。因此,氧化石墨烯可被用于储氢、离子导体和纳米滤膜等。
通过第12期的石墨烯大讲堂,小伙伴们是否已经get到了氧化石墨烯的概念、制备、性质和应用呢?如果你有任何关于石墨烯的问题,都可以给我们留言哦,小编将在接下来的大讲堂里帮大家解疑答惑。
什么,这期没看够??!!别着急,石墨烯大讲堂未完待续,下期更精彩。敬请小伙伴关注,不要错过哦。
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